We study the problem of estimating precision matrices in Gaussian distributions that are multivariate totally positive of order two ($\mathrm{MTP}_2$). The precision matrix in such a distribution is an M-matrix. The problem can be formulated as a sign-constrained log-determinant program. The existing algorithms designed for solving this problem are based on the block coordinate descent method, which are computationally prohibitive in high-dimensional cases, because of the need to solve a large number of nonnegative quadratic programs. We propose a novel algorithm based on the two-metric projection method, with a well-designed search direction and variable partitioning scheme. Our algorithm reduces the computational complexity significantly in solving this problem, and its theoretical convergence is established. Experiments involving synthetic and real-world data demonstrate that our proposed algorithm is significantly more efficient, from a computational time perspective, than the state-of-the-art methods.


翻译:我们研究高山分布中精确矩阵的估算问题,高山分布的精确矩阵具有多种变量,完全符合顺序2 ($\ mathrm{MTP ⁇ 2$) 。这种分布的精确矩阵是一个 M-matrix 。 问题可以作为一个符号限制的日志确定程序来表述。 用于解决这一问题的现有算法是基于块协调下降法,在高维情况下,该算法在计算上令人望而却步,因为需要解决大量非否定的二次方程式。 我们提出基于两度预测法的新型算法,并有一个精心设计的搜索方向和变量分割法。 我们的算法在解决这一问题时大大降低了计算的复杂性,并建立了理论的趋同。 涉及合成和现实世界数据的实验表明,从计算时间的角度来看,我们提议的算法比最先进的方法效率要高得多。

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